什么是IGBT？IGBT模块封装的痛点与难点

来源： 艾邦半导体网

IGBT是新型功率半导体器件中的主流器件，已广泛应用于多个产业领域。IGBT模块中所涉及的焊接材料大多精密复杂且易损坏，制造商在IGBT模块焊接装配过程中正面临着重重挑战。

本期，我们将结合实际焊接应用场景，一起来探索必能信IGBT模块整体焊接解决方案是如何帮助制造商突破困局、应对IGBT模块封装焊接难题，并助力行业发展。

什么是IGBT？

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）是由 BJT（双极结型晶体三极管）和 MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件；而IGBT模块则是由IGBT与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。

IGBT是电力电子装置的“CPU”，是能源转换与传输的核心器件，采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。目前，IGBT不仅广泛应用于工业、4C（通信、计算机、消费电子、汽车电子）、军工航天、家用电器等传统产业领域，还广泛应用于轨道交通（如动车、地铁、轻轨）、新能源（如新能源汽车、风力发电）、智能电网等战略性新兴产业领域。

IGBT模块封装的痛点与难点

IGBT模块的封装工艺来主要分为焊接式封装及压接式封装。其中，高压IGBT模块一般以标准焊接式封装为主。然而，制造商在IGBT模块的焊接封装以及生产流程中，常常面临着复杂的挑战：

在将金属连接器焊接至IGBT模块的基板的过程中，由于基板材料通常又薄又脆（如陶瓷基板），很容易造成基板材料的破坏或损坏

IGBT 模块有很多焊接点，要求焊接位置精确、准确

焊接、材料处理、索引、高速生产监控等方面缺乏整体解决方案

必能信IGBT模块整体焊接解决方案

助力实现可靠、稳定以及可持续的生产    

作为焊接装配领域的领先企业，必能信以IGBT模块整体焊接解决方案破局，并推出自动化系统工作站。必能信以超声波金属焊接工艺作为技术核心，凭借其低热、洁净、高效等优点，帮助制造商优化焊接制造流程，同时尽量减小振动幅度，可有效避免破坏材料、保证产品质量并降低废品率。通过完整的自动化系统工作站，必能信创新地将焊接、材料处理、索引和监控等功能一体化，并取得可靠、稳定和可持续的焊接效果和生产结果。

其中，在IGBT模块封装中，针对铜引脚和Pin针两种金属部件的实际焊接应用场景， 必能信通过其IGBT模块超声波焊接机和IGBT工作站，帮助制造商在IGBT 模块封装过程中应对复杂挑战、点对点突破应用技术难题。

01IGBT模块超声波焊接机

在铜引脚的实际焊接应用场景中，当制造商在需要将铜引脚焊接至覆铜的陶瓷板上时，由于陶瓷基板较为脆薄，较高强度的焊接容易造成陶瓷基板的破裂。必能信IGBT模块超声波焊接机能在保证高强度焊接的同时避免陶瓷基板破裂，同时做到焊面完全结合、无空洞。

IGBT模块超声波焊接机

操作窗口尺寸550x480mm，保证最大操作空间

人机界面方便操作及数据查阅

高清扫描，使用维护简易

自动定位、焊接、检测

分阶振幅功能在实现焊接强度的同时保证陶瓷基板不破裂

02IGBT工作站

在Pin针的实际焊接应用场景中，当制造商需要将Pin针焊接到覆铜陶瓷板上时，由于Pin针材料体积较小，需要精确的索引以实现准确的焊接定位，另外，焊接能量的均匀分布对于打造牢固的焊接效果也至关重要。

然而，现有的锡焊工艺难以精确控制焊接深度 ，即使将现有的锡焊工艺优化到极限状态也还存在约5%的不良率，不良表现主要为针座焊盘局部虚焊；另外，传统的工艺制造流程并不具备自动化产线集成和数据传输能力。

必能信IGBT工作站采用特殊的超声波扭矩焊技术，将Pin针焊接到覆铜陶瓷板上，对陶瓷基板的损伤较小，其焊接深度精确且稳定，同时自动化集成度高，可有效提高产品质量良品率，帮助客户极大地降低成本。

审核编辑：汤梓红